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高压LDMOS(Lateral Double-diffused MOSFET)是高压集成电路HVIC(High Voltage IntegratedCircuit)和功率集成电路PIC(PoWer Integrated Circuit)的核心器件。LDMOS器件的击穿电压和导通电阻是一对矛盾体,一直是众多学者研究的热点。为此人们提出了基于横向超结理论的三维RESURFLDMOS器件,但应用在低阻衬底上的三维RESURF LDMOS会产生所谓“衬底辅助耗尽”效应,导致击穿电压下降,这一效应的存在限制了三维RESURF LDMOS的性能提高。
本论文设计了一种兼容低压CMOS工艺的新型100V体硅三维RESURF LDMOS器件。首先对三维 RESURF的原理进行了分析和总结;然后,提出了新型的部分带Nbuffer层的三维RESURFLDMOS器件结构,并对其主要结构、工艺参数进行了理论计算,重点考虑了衬底辅助耗尽效应对器件特性的影响;最后是借助半导体模拟软件Sentaurus,对所提出的新型三维RESURF LDMOS器件进行详细模拟,重点分析了漂移区、沟道区、场极板等结构及工艺参数对器件电学特性的影响,最终得到一组经过优化的器件参数。
最终模拟结果显示,所设计器件的关态击穿电压大于100V,阈值电压为1.04V,开态饱和电流1.49x10-4A/μm,基本达到了预期设计指标,并可以与低压CMOS工艺兼容,能应用于各种高压功率集成芯片,具有很好的发展前景。